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第三章 除尘器的设计与应用(二) 【课时安排】 §3.1电除尘器概述 0.5学时 §3.2电除尘器的设计与计算 2学时 §3.3电除尘器的应用与发展 1.5学时 总计 4学时 【掌握内容】 1电除尘器的设计与计算 2电除尘器的应用 【熟悉内容】 1影响电除尘器除尘的主要因素 2电除尘器发展前景 【】【】【】【】【】【】 ②具有耗能小、气流阻力小（一般为200～500Pa）的特点 ③处理烟气量大，可达105～106m3/h ④能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3 ⑤对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％ ⑥可在高温或强腐蚀性气体下操作 三 电除尘器的除尘过程 需四个步骤：电晕放电和气体电离；粉尘荷电；荷电粒子的运动和捕集；清灰。 以管式电除尘器为例: 1．电晕放电 电晕放电过程： a金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使之离子化 b气体分子离子化的过程又产生大量电子－雪崩过程 c远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获 d气体离子化区域－电晕区 e自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源 （1）起始电晕电压－开始产生电晕电流所施加的电压 起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式） (一空气的相对密度 m－导线光滑修正系数，无因次，0.5m1.0 在r=a时 （电晕电极表面上），起始电晕电压 （2）击穿电压 a电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离－电场击穿；相应的电压－击穿电压 b在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击穿电压也高得多 c工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极； d空气调节系统采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低 （3）影响电晕特性的因素 电极的形状、电极间距离; 气体组成、压力、温度; 不同气体对电子的亲合力、迁移率不同; 气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及能产生碰撞电离所需要的电压; 气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电晕极和集尘极上的沉积; 2．粒子荷电 自由电子、离子与颗粒碰撞，附在粒子上完成的 荷电的两种机理： a电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电 b扩散荷电－气体离子做不规则热运动，与粉尘粒子碰撞，使其荷电 粒子的主要荷电过程取决于粒径 dp0.5μm的微粒，以电场荷电为主 dp0.15μm的微粒，以扩散荷电为主 0.15μm dp0.5μm的粒子，需要同时考虑这两种过程。 （1）电场荷电 a粒子获得的饱和电荷： （库仑） 式中：ε0——真空介电常数，ε0=8.85×10-12库仑2/牛顿·米2； ε——粉尘的相对介电场数，无因次； dp——尘粒直径，m； E0——两电极间的平均场强，V/m。 b影响电场荷电的因素 粒径dp和介电常数ε 电场强度E0和离子密度N0 c一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内流动10～20cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷 （2）扩散荷电 a与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值（根据分子运动理论，不存在离子动能上限） b荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间 c处于中间范围 （0.15～0.5μm）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电 扩散荷电理论方程: （3）异常荷电现象 a沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象,破坏正常电晕过程 b气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生 c当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞 3． 荷电粒子的运动和捕集 （1）驱进速度 在电场中粉尘的运动主要受静电力和流体阻力支配。 静电力 阻力按斯托克斯公式计算： 静电力和流体阻力平衡得： （2）捕集效率一德意希公式 假定： ?除尘器中气流为湍流状态 ?在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布是均匀的 ?粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程 ?忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流等影响 理论分级效率为： （3）有效驱进速度 a当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10％～20％时，德意希方程理论上